CN109110929A - 一种净水生物材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种净水生物材料及其制备方法。由固体原料、水、生物酶和生物菌剂组成；固体原料的组分按重量分数计为：铁矿废渣、钢厂高炉渣或转炉渣50‑70%，花岗岩石粉10‑40%和粘结剂5‑20%，以上三种原料的重量分数之和为100%；水的用量为固体原料重量的15‑30%，生物酶的用量为固体原料重量的0.01‰‑0.1‰，生物菌剂的用量为固体原料重量的0.01‰‑0.1‰。制备方法为：原料混合后，通过磨具成型或压制成型，制得比重为2.0‑3.0的块状或球状产品。该净水生物材料是以无机材料Fe为主，质量接近卵石，可直接替代砾石堆铺于河滩、水底，防止在自然环境下被激流或洪水冲走。该净水材料含有络合态铁离子，对主要营养盐磷盐具有固化作用。

Description

一种净水生物材料及其制备方法
技术领域
本发明属于净水材料领域，具体涉及一种净水生物材料及其制备方法。
背景技术
对富营养化水体的治理，关键是抑制底泥的营养物的上翻，但现在国内大都采用清淤挖泥方法，机械人工成本巨大，而且因只是一种一时的减量，不能控制过后的反复。而利用化学原理治理，比较常见的是熟石灰治底或利用化学药剂（聚合氯化铁等絮凝剂）短时间快速净水。但作用时间短水质反复快，并且絮凝剂对环境带来二次污染。物理原理治理较为常见的方法为：利用沸石、麦饭石、活性炭等天然岩石或人造物铺底，利用强大的吸附作用吸附营养物净水。但存在当吸附饱和后作用明显降低并有营养物再溢出现象，需要定期更换或再生。天然岩石材料资源有限并且在量上无法满足保障河道等地表水治理工程的巨大需求。这些材料成本极高，也影响施用方法和工程。还有一种在海外经常能看到的覆砂法，将天然沙粒或小石子铺压在淤泥之上来封堵抑制淤泥对水体的循环污染。但该法并没有对底部淤泥进行改质，对上部水体的净化也是有限的。砾石床则是多用天然砾石和卵石等，该法对下部营养盐溶出吸附、抑制有限。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种净水生物材料及其制备方法。通过将本发明的净水生物材料铺洒在河道护岸、浅水滩、砾石床上，通过其优良的物理及化学特性抑制下部淤泥的有害物质及营养盐的溶出，还可抑制和降解新淤泥的积累。
为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
一种净水生物材料，由固体原料、水、生物酶和生物菌剂组成；固体原料的组分按重量分数计为：铁矿废渣、钢厂高炉渣或转炉渣50-70%，花岗岩石粉10-40%和粘结剂5-20%，以上三种原料的重量分数之和为100%；水的用量为固体原料重量的15-30%，生物酶的用量为固体原料重量的0.01‰-0.1‰，生物菌剂的用量为固体原料重量的0.01‰-0.1‰。
所述铁矿废渣、钢厂高炉渣或转炉渣的含铁量为15~50wt%。
所述生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、光合菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌中的两种种或多种。
所述的生物酶包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶中的一种或多种。
所述的粘结剂为水泥。
一种制备如上所述的净水生物材料的方法：将铁矿废渣、钢厂高炉渣或转炉渣破碎成均匀的渣料，与花岗岩石粉、粘结剂混合均匀，加入水、生物酶和生物菌剂，混合均匀后，通过磨具成型或压制成型，制得比重为2.0-3.0的块状或球状产品。
一种如上所述的方法制得的净水生物材料的应用：铺洒在河道护岸、浅水滩、砾石床区域。
本发明与现有技术比较具有以下优点：
1）本发明的净水生物材料是以Fe为主要成分，材料比重为2.0-3.0，质量接近卵石，可直接替代砾石堆铺于河滩、水底，防止在自然环境下被激流或洪水冲走；生态砖型的材料可直接用于海绵城市建设中的各种透水砖需要场景；
2）由于其主要成分为Fe，络合态铁离子对主要营养盐磷盐具有固化作用，而磷盐是良好生物环境所必须的营养；
3）本发明不仅对BOD去除有效，对氨氮和总磷营养盐的去除效果也非常好。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种净水生物材料，由固体原料、水、生物酶和生物菌剂组成；固体原料的组分按重量分数计为：转炉渣60%，花岗岩石粉30%和粘结剂10%，以上三种原料的重量分数之和为100%；水的用量为固体原料重量的30%，生物酶的用量为固体原料重量的0.01‰，生物菌剂的用量为固体原料重量的0.01‰。所述转炉渣的含铁量为15~40wt%。
所述生物菌剂由枯草芽孢杆菌、光合菌、放线菌组成，三种菌的重量比为0.5:1:1。
所述的生物酶由蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶组成，四种酶的比值为1:1:0.5:0.8。
一种制备如上所述的净水生物材料的方法：将铁矿废渣、钢厂高炉渣或转炉渣破碎成均匀的渣料，与花岗岩石粉、粘结剂混合均匀，加入水、生物酶和生物菌剂，混合均匀后，通过磨具成型或压制成型，制得比重约为2.7的块状或球状产品。
一种如上所述的方法制得的净水生物材料的应用：铺洒在河道护岸、浅水滩、砾石床区域。
实施例2
一种净水生物材料，由固体原料、水、生物酶和生物菌剂组成；固体原料的组分按重量分数计为：铁矿废渣50%，花岗岩石粉30%和粘结剂20%，以上三种原料的重量分数之和为100%；水的用量为固体原料重量的30%，生物酶的用量为固体原料重量的0.05‰，生物菌剂的用量为固体原料重量的0.05‰。
所述铁矿废渣的含铁量为15~50wt%。
所述生物菌剂由枯草芽孢杆菌、乳酸菌、放线菌组成，三种菌的重量比为1:1:1。
所述的生物酶由蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶组成，四种酶的比值为1:1:1:1。
一种制备如上所述的净水生物材料的方法：将铁矿废渣、钢厂高炉渣或转炉渣破碎成均匀的渣料，与花岗岩石粉、粘结剂混合均匀，加入水、生物酶和生物菌剂，混合均匀后，通过磨具成型或压制成型，制得比重为2.8左右的块状或球状产品。
一种如上所述的方法制得的净水生物材料的应用：铺洒在河道护岸、浅水滩、砾石床区域。
实施例3
一种净水生物材料，由固体原料、水、生物酶和生物菌剂组成；固体原料的组分按重量分数计为：钢厂高炉渣70%，花岗岩石粉25%和粘结剂5%，以上三种原料的重量分数之和为100%；水的用量为固体原料重量的20%，生物酶的用量为固体原料重量的0.1‰，生物菌剂的用量为固体原料重量的0.1‰。
所述钢厂高炉渣渣的含铁量为15~50wt%。
所述生物菌剂由枯草芽孢杆菌、光合菌、放线菌、酵母菌组成，四种菌的重量比为1:1:1:0.5。
所述的生物酶由蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶组成，四种酶的比值为1:2:1:1。
一种制备如上所述的净水生物材料的方法：将铁矿废渣、钢厂高炉渣或转炉渣破碎成均匀的渣料，与花岗岩石粉、粘结剂混合均匀，加入水、生物酶和生物菌剂，混合均匀后，通过磨具成型或压制成型，制得比重为2.0-3.0的块状或球状产品。
一种如上所述的方法制得的净水生物材料的应用：铺洒在河道护岸、浅水滩、砾石床区域。
对比例1
一种水域治理用颗粒材料的原料组分：粉煤灰75%、水泥15%、粘土10%，生物酶30ppm，水30%。
所述的生物酶为蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶的复合酶。
按原料配比称量各原料组分，混合均匀，通过造粒机制得粒径为 5cm 以下的颗粒。
表1 为对比例1和实施例3所制净水材料的性能对比
应用实施例1
潮汐内河去黑臭治理(70m)
2018年1月，选取一黑臭严重的内河段，从A始端到尾端B长度为70m，18年2月2日围堰，在浅水滩投放实施例3制得的产品，10日完工，5月22日取样测定该段水质，实验结果如表2所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种净水生物材料，其特征在于：由固体原料、水、生物酶和生物菌剂组成；固体原料的组分按重量分数计为：铁矿废渣、钢厂高炉渣或转炉渣50-70%，花岗岩石粉10-40%和粘结剂5-20%，以上三种原料的重量分数之和为100%；水的用量为固体原料重量的15-30%，生物酶的用量为固体原料重量的0.01‰-0.1‰，生物菌剂的用量为固体原料重量的0.01‰-0.1‰。
2.根据权利要求1所述的净水生物材料，其特征在于：所述铁矿废渣、钢厂高炉渣或转炉渣的含铁量为15~50wt%。
3.根据权利要求1所述的净水生物材料，其特征在于：所述生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、光合菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的净水生物材料，其特征在于：所述的生物酶包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶中的两种或多种。
5.根据权利要求1所述的净水生物材料，其特征在于：所述的粘结剂为水泥。
6.一种制备如权利要求1-5任一项所述的净水生物材料的方法，其特征在于：将铁矿废渣、钢厂高炉渣或转炉渣破碎成均匀的渣料，与花岗岩石粉、粘结剂混合均匀，加入水、生物酶和生物菌剂，混合均匀后，通过磨具成型或压制成型，制得比重为2.0-3.0的块状或球状产品。
7.一种如权利要求6所述的方法制得的净水生物材料的应用，其特征在于：铺洒在河道护岸、浅水滩、砾石床区域。
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